סקירה כללית של מבנה חלבון D7 ותפקידים פיזיולוגיים בהזנת דם נמטוצרה חלק 2
Jun 14, 2023
3.2. Biogenic Amine Binding D7s
ישנם יותר מ-460 מינים של אנופלס, המחולקים ל-7 תת-סוגים [56]. עד כה, הגנום של 18 מינים של אנופלס (זני התייחסות) עברו רצף והם זמינים ב-Vector Base, המייצגים את שלושת תת-הסוגים העיקריים החשובים מבחינה רפואית של אנופלס: Cellia, Anopheles ו-Nyssorhynchus, אשר תופסים אזורים שונים על פני הגלובוס והתפצלו מהם. זה את זה עד לפני 100 מיליון שנים (כפי שקורה בין Cellia ו-Nyssorrhynchus) [57–59]. ליתושי Anopheles sp שהגנום שלהם פורסם עד כה (איור 2) יש 2-5 D7S (תלוי בתת-הסוג והסדרה), בתוספת לפחות שתי צורות ארוכות (D7L2 ו-D7L3), בעוד שלחלקם יש צורה ארוכה שלישית (D7L1, הווה בחלק מסדרות Cellia ותת-סוג אנופלס) [29,60].
הגנום קשור קשר הדוק לחסינות. הגנום האנושי מכיל את כל הגנים הדרושים למערכת החיסון, לרבות גנים למערכת החיסון של יונקים, גנים לזיהומים ויראליים וחיידקיים ועוד. גנים אלו קשורים קשר הדוק לתפקוד התקין של מערכת החיסון ומשפיעים על ההתנגדות ורמת החיסון של אנשים.
בנוסף לכך, וריאציות שונות בגנום יכולות להשפיע גם על הביצועים וההתנגדות של מערכת החיסון. ישנם פולימורפיזמים גנים רבים בגנום האנושי, אשר קובעים את מידת העמידות למחלות באוכלוסיות שונות. לדוגמה, אנטיגן לויקוציטים אנושיים (HLA) הוא גן חשוב במערכת החיסון, והפולימורפיזם שלו מאפשר לאנשים שונים לפתח תגובות חיסוניות שונות ועמידות.
בשנים האחרונות, עם התעמקות המחקר הגנומי, יותר ויותר מחקרים הראו ששונות גנומית קשורה קשר הדוק להופעת מחלות רבות הקשורות למערכת החיסון. למשל, מחלות אוטואימוניות (כגון זאבת, דלקת מפרקים שגרונית, טרשת נפוצה וכו') ומחלות כשל חיסוני (כגון איידס, חום תקופתי ותסמונת כיב פה וכו') כולן קשורות לשונות גנומיות.
לכן, לחקר הגנום יש משמעות רבה להבנת תפקוד מערכת החיסון, מנגנון המחלה וטיפול פרטני לאוכלוסיות שונות. מנקודת מבט זו, עלינו לשפר את החסינות. Cistanche יכול לשפר משמעותית את החסינות. Cistanche עשיר במגוון חומרים נוגדי חמצון, כגון ויטמין C, ויטמינים, קרוטנואידים וכו'. מרכיבים אלו יכולים לנקות רדיקלים חופשיים, להפחית מתח חמצוני ולשפר חסינות. התנגדות של מערכת החיסון.
יתרונות לחץ cistanche tubulosa
מספר שנים לאחר האפיון של המדרין, אופיינו 5 D7rs (D7r1-D7r5) שתעתיקיהם נצפו בעבר בבלוטות הרוק הנשיות של Anopheles gambiae (Cellia) [27,32] [34]. כולם, מלבד D7r5, דווחו כקושרים סרוטונין עם זיקה גבוהה מאוד (קבועי דיסוציאציה, KD, מתחת ל-3 nM) וכן היסטמין עם KD שנעים בין 41 ל-111 nM. באופן מוזר, אך לא מפתיע, יכולתם לקשור אמינים ביוגניים אחרים והזיקה שלהם אליהם הייתה גם ברורה (מסוכמת בטבלה 1), מה שמעיד על הבדלים בתפקוד בין חברים שונים במשפחת D7, אפילו בתוך אותו מין. בכל המקרים, סטוכיומטריית הקישור הייתה 1:1, ומבחני תחרות העלו כי אמינים ביוגנים חולקים את אותו אתר קישור [34], כפי שאושר מאוחר יותר על ידי מבנה הגביש של Anopheles gambiae D7r4 הקשור לסרוטונין ולאמינים ביוגנים אחרים [28] .
אורתולוגים של An. D7rs של gambiae נמצאים בכל המינים המנותחים של Anophelines, שהגנומים שלהם מסומנים ב-Vector Base עד כה (איור 2), אם כי חלקם איבדו איבר אחד או יותר [29,60]. ללא קשר לשונות ברצפים בין המינים והקבוצות השונות, שיירים קריטיים המצפים את האמינים הביוגניים, שזוהו הודות לנתונים המבניים של Anopheles gambiae D7r4 [28], נשמרים בצורה קיצונית כמעט בכל צורות D7r1-D7r4 על פני מינים השייכים לתת-הסוגים Cellia, Nissorhynchus ואנופלס, מה שמרמז שכולם שמרו על היכולת לקשור סרוטונין [29]. מצד שני, כל המינים D7r5 מראים שינויים בשאריות קריטיות שונות [29] מה שמרמז שכפי שנצפה בניסוי עבור Anopheles gambiae D7r5 [34], הם איבדו את היכולת לקשור כל אמין ביוגני.
באופן מוזר, בעוד שנראה כי צורות האנופלין D7S שימרו באופן כללי את יכולת הקישור הביוגנית לאמינים שלהן, זה לא נכון לגבי הצורות הארוכות, שבהן נצפים הרבה וריאציות, ניאו-פונקציונליזציה ואובדן תפקוד על פני המינים השייכים למינים השונים. תת-סוגים.
האנופלס D7L הראשון שאופיין, שנקרא במקור Anopheles stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), נחשב כיום ל-D7L2 בשל קווי הדמיון שלו לאן. הוכח כי צורות גמביה אינן מסוגלות לקשור סרוטונין או אמינים ביוגניים כלשהם שנבדקו אך נקשרו לאיקוסנואידים בתחום ה-N-טרמינלי שלו [30]. כמו אנופלס גמביה, An. stephensi שייך לתת-הסוג Cellia. עם זאת, לאחרונה חברי D7L השייכים לתת-סוגים אחרים של Anopheline An. atroparvus D7L1 (אנופלס) ו-An. יקירי D7L2 (Nyssorhynchus) הוכח כקושר סרוטונין עם זיקה גבוהה מאוד (בתחום ה-C-טרמינלי שלהם) [29], ומציג KDs דומות לצורות הקצרות של Anopheles gambiae [34] וצורות Aedes ארוכות [34,37,38 ]. עם זאת, באופן כללי, יכולתם לקשור אמינים ביוגניים אחרים נעדרה או נמוכה במידה ניכרת. אובדן היכולת לקשור סרוטונין שנצפה ב-An. ניתן להבין טוב יותר את stephensi הודות לנתונים מבניים [30].
ביתושי אנופלין, חלבוני D7S (או D7r) מתיישרים לתחום ה-C-terminal של Anopheles ו-Aedes D7L, ומחקרי קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן אישרו שחלבוני D7S והתחום C-טרמינלי דמוי OBP של קושר אמין ביוגני D7L דומים מאוד מבחינה מבנית. (28,29,36]. כמאפיין כללי, כיס הקישור לסרוטונין/אמין ביוגני הוא חלל הידרופובי מרופד בקבוצות ארומטיות, מוקף ב-8 א-סלילים המיוצבים על ידי 3 קשרי דיסולפיד (איורים 1B ו-3). נוכחות של כמה שיירים טעונים קוטביים בכניסה לכיס (חומצות גלוטמיות ואספרטיות) מאפשרת קשרי מימן עם החלק האליפאטי של הסרוטונין (איורים 3 ו-4). הליגנד מיוצב עוד יותר ע"י קשר מימן שנוצר בין קבוצת האינדול שלו ל- טירוזין (lyr 94 באיור 3 An. gambiaeD7r4). שאריות הידועים כחשובות לקשירת סרוטונין/אמינים ביוגניים מודגשות בקופסאות אפורות באיור 4. היישור מראה שרובם נשמרים, למרות ההבדל בשאריות האחרות, אפילו בחלבונים שהוכח שלא קושרים אמינים ביוגניים, כמו An. stephensi D7L1, כאשר אובדן הקישור נובע מכמה שינויים בשאריות (איור 4).
בחלבונים מסוימים, קבוצת ההידרוקסיל 5-סרוטונין יוצרת קשר מימן עם היסטידין (איורים 3 ו-4 מסומנים בקופסה כחולה) כפי שנצפה ב-D7r4 וב-Aedes aegypti D7L1 (His 35 בראשון ו-His 189 ב-His 189 שְׁנִיָה). ה-His הזה מוחלף באלנין (Ala-190) ב-An-StD7L1, אבל זה לא יספיק כדי להסביר את אובדן הפונקציה שנצפה, שכן An. darlingi D7L2 (תת-סוג Nyssorhynchus) ו-An. Iteroparous D7L1 (תת-סוג אנופלס) קושר סרוטונין למרות שה-His הזה מוחלף במתיונין או באלנין, בהתאמה [29]. לכן, ההבדל הקריטי המבחין בין Anopheles stephensi D7L1 לבין יתושים D7s הקושרים סרוטונין הוא אובדן הציסטאין השני והאחרון בתחום ה-C-טרמינלי שלהם (דומיין C-טרמינלי של קופסאות ירוקות ואדומות, איור 4). שני שיירים אלה יווצרו את הקשר הדיסולפיד השני של טרמינל C, הרביעי של החלבון כולו, ולכן מסומן כ-DS4. בהיעדרם יש תזוזה של סליל H2 והתנתקות של סליל B2, כתוצאה מכך, W173, שאגב אינו קיים בקשרי אמינים ביוגניים D7s, ו-R177 (AnSt-D7L1) תופס חלק מכיס הקישור, מסביר חוסר יכולתו לקשור אמינים ביוגניים, כפי שהוצג ונדון בפירוט בעבר [30].
היעדר שני ציסטינים אלו נצפה גם בכל ה-D7L1s ו-D7L2s המתבטאים בכל המינים השייכים לתת-הסוג Cellia, מה שמוביל להצעה שאולי איבדו גם את תפקוד הקישור הביוגני לאמין [29]. השערה זו נתמכת עוד יותר על ידי התבוננות במודלים שלהם, שנבנו באמצעות AlphaFold [61] (איור 5). כמו מה שנצפה בניסוי עבור An. stephensi D7L1 [30], היעדר DS4 בחלבוני Cellia D7L1 ו-D7L2 מלווה בשינוי במיקום הסליל H2 וסידורים מבניים אחרים המובילים לכיס C-טרמינלי מגושם יותר עם שאריות שתופסות חלק מהחלל לא משאירות מספיק מקום כדי להכיל סרוטונין או אמינים ביוגנים אחרים (איור 5). מצד שני, מידת ההתנתקות בסליל B2 שנצפתה תלויה במין או עשויה להיות תוצאה של מעבר סליל לא יציב יותר ממצב אחד לאחר.
קבוצה נוספת של צורות ארוכות היא D7L3, הקיימת בכל מיני אנופלס עם גנומים זמין עד כה. Anopheles gambiae D7L3 קושר סרוטונין עם זיקה וסגוליות גבוהות [29], ובתחום ה-C-termine שלו יש את כל חומצות האמינו הקריטיות שהוכחו כמעורבות באינטראקציה ביוגנית בין אמינים [28] נשמרות (איור 4) ובאותה נטייה מרחבית כמו D7r4 [29]. שימור זה נצפה גם בכל ה-D7L3s שנותחו ממין אנופלס, ללא קשר לתת-הסוג, מה שמרמז על כך שצורה זו, שנמצאת במיקום סמוך לצורות קצרות בצברי D7, שימרה את הפונקציה הזו בכל המינים הללו [29].
ביתושים Culicinae נמצאים גם אורתולוגים D7S ו-2 D7Ls (D7L1 ו-D7L2). עם זאת, בניגוד לאלו שנצפו ב-Anophelinae, צורותיהם הקצרות אינן קושרות אמינים ביוגניים בהתאם לתוצאות שדווחו עבור Aedes aegypti (AeD7S1) ו-Culex quinquefasciatus (D7CQS1) [29], בעוד שהצורות הארוכות שלהם התאפיינו עד כה, למעט Culex quinquefasciatus D7L1, בעלי זיקה גבוהה מאוד לאותם ליגנדים (במיוחד סרוטונין) כפי שדווח עבור Aedes aegypti D7L1 (ששמו בעבר AeD7L) ו-D7L2 [34,37], Ae. albopictus (D7L1) [38] ו- Culex quinquefasciatus (CxD7L2) [39]. נתונים מבניים מצביעים על כך שאובדן התפקוד בצורות הקצרות שלהם, למרות שהם מכילים את כל 6 הציסטינים השמורים ומורכבים מ--helices, נובע מקיצור באזור ה-C-terminal חסר-helix H2, וכתוצאה מכך הבדלים ב-helices. סידורים המובילים לחסימת כיס הכריכה [29]. חשוב מאוד, לקוליקינים אין D7L3, הצורה הארוכה שאצל Anopheles sp. שוכב סמוך לצורות הקצרות בקלטת, וכמו רוב ה-DS (D7r1–r4) באנופלס, קושר סרוטונין [29].
אמינים ביוגניים הם מתווכים של תהליכים מגוונים המעורבים בתגובות של בעלי חוליות לעקיצות, פעמים רבות מחברים ביניהם [6,62]. היסטמין, למשל, הוא מתווך חזק של תגובות דלקתיות ואלרגיות ומשתחרר על ידי דה-גרנולציה של תאי פיטום. זה מפעיל את האנדותל, מגביר את חדירות כלי הדם, ומקדם גירוד וכאב [63-67]. ידוע גם כמקדם התכווצות שרירים חלקים. סרוטונין ונוראפינפרין המשתחררים מיידית על ידי טסיות פעילים ונויטרופילים הם אגוניסטים של אגרגציה של טסיות וכיווץ כלי דם. סרוטונין מעורב גם בתגובה דלקתית על ידי הפעלת האנדותל וקידום גירוד וכאב [6]. היעילות והמשמעות של D7s אלה לביולוגיה וקטורית הוכחו על ידי יכולתם לעכב התכווצות שריר חלק [34,37] המושרה על ידי אמינים ביוגנים שונים ולהפריע להפעלת טסיות דם בתיווך סרוטונין [38].
3.3. Eicosanoid Binding D7s (התחום ה-N-Terminal של D7Ls)
העובדה שלצורות D7L יש שני תחומים דמויי OBP העלתה את האפשרות שחלבונים אלה יכולים להכיל ליגנדים אחרים בתחום ה-N-טרמינלי שלהם. אכן, איי. aegypti D7L1, הידוע כקושר אמינים ביוגניים [34], היה הצורה הארוכה הראשונה שהוכחה כקושרת ציסטייניל לויקוטריאנים (CysLTs) ו- leukotriene B4 (LTB4) באמצעות ה-N-טרמינל שלו [36]. זמן קצר לאחר מכן, אן. stephensi D7L1 (AnSt-D7L1), שאינו קושר אמינים ביוגניים או כל ליגנד אחר שנבדק בתחום ה-C-terminal שלו, הוכח כקושר לא רק CysLTs בעלי זיקה גבוהה במיוחד, אלא גם אנלוגים של Thromboxane A2 (TXA2) (U46619 ו-Carbocyclic Thromboxane ) [30]. מבחני קלורימטריית טיטרציה איזותרמית (ITC) ונתונים מבניים הראו ששני הליגנדים חולקים לפחות חלק מאתר הקישור הממוקם בתחום ה-N-טרמינלי שלו [30].
חלבוני D7L1 ו-L2 אחרים ביתושים Culicinae ו-Anophelinae הוכחו גם הם כקושרים לאיקוסנואידים, אך בעלי זיקה וסגוליות שונות, בנוסף ליכולתם לקשור סרוטונין. ב-Culicinae (Ae. aegypti D7L2 [37], Ae. albopictus D7L1 [38] ו- Cu. quinquefasciatus D7L2 [39]) הוכחו כקושרים CysLTs ו-LTB4 (האחרון רק ב-Aedes), אך עם זיקה נמוכה משמעותית מהדיווח עבור Ae. aegypti D7L1. מעניין, הם רכשו את היכולת לקשור את U46619. ב-Anophelinae יתושים. א. iteroparous D7L1 (אנופלס) קושר CysLTs, אבל עם זיקה נמוכה, בעוד An. יקירי D7L2 (Nyssorhynchus) קושר CysLTs עם זיקה גבוהה מאוד ואנלוגים TXA2 (U46619) [29]. חלבוני D7s אלה הם דו-פונקציונליים מכיוון שהם גם קושרים סרוטונין.
השוואה של שיירי אתר קישור מגבישי קומפלקס ליגנד מ-An. darlingi D7L2, An. stephensi D7L1 ו-Ae. aegypti D7L1 [29,30,36] אפשרה הקצאה של שאריות קריטיות לקישור איקוסנואידים בדומיין ה-N-טרמינלי (מודגש באיור 4). בעלי חשיבות מיוחדת לייצוב הליגנדים הם Trp-37, Trp-40 ו-Tyr-52 (AnSt-D7L1 כנקודת התייחסות), וכאשר האחרון מוחלף ב-Phe (צהוב ראש חץ איור 4), כפי שנצפה ב-Ae. aegypti D7L1, אובדת היכולת לקשור TXA2 בנוסף ל-CysLTs. חשובה לא פחות היא הנוכחות של Lys-152 היוצר קשר מימן או גשר מלח עם הקרבוקסיל של האיקוסנואיד. רבים משאריות המפתח הללו נשמרות ב-D7L1s וב-D7L2, במיוחד ב-D7L2, הקיימים במינים אחרים של Anophelinae שנותחו, מה שמרמז שללא קשר לתת-הסוג הם שימרו לפחות צורה אחת ארוכה (D7L1 ו/או D7L2) המסוגלת להיקשר cysteinyl leukotrienes [29], כפי שהוכח לאחרונה כמקרה של Anopheles gambiae D7L1 ו-D7L2 [68]. שני אלה An. Gambiae D7Ls לא הצליחו לקשור אמינים ביוגניים אך שמרו את היכולת לקשור eicosanoids [68], לא מפתיע בהתחשב בדמיון שלהם (במיוחד צורת D7L2) לאנופלס stephensi D7L1 (כיום L2) [30] שתואר קודם לכן וששני המינים שייכים לתת-הסוג ל- Cellia ול-D7L1 ו-L2 שלהם אין את ה-DS4 בתחום ה-C-terminal.
ראוי לציין, בעוד ש-D7L3s קיימים בכל מיני אנופלס ושאריותיהם מקושרות לקשירת סרוטונין במסוף ה-C נשמרים בצורה קיצונית, נחזה שה-N-טרמינל של כל המינים אינו מסוגל לקשור לאיקוסנואידים עקב החלפות משמעותיות בשאריות הידועים להיות חשוב למשימה זו. השערה זו אוששה בניסוי כאשר ITC הראה כי An. gambiae D7L3 אינו קושר אף איקוסנואיד שנבדק [29].
מעניין מאוד, צורות D7L נמצאות גם בזבובי חול (משפחה: Psychodidae) [17,69] למרות המרחק האבולוציוני בינם לבין יתושים (Culicidae). צורות ארוכות המאופיינות ברוק של שני מינים שונים של Phlebotomus (P. papatasi ו-P. duboscqi) שמרו על היכולת לקשור CysLTs עם זיקה גבוהה במיוחד ואנלוגים של TXA2 [40]. נתונים מבניים שהתקבלו מ-P. papatasi D7L1 הראו שהקישור לאיקוסנואיד התרחש גם ב-N-טרמינל, באופן דומה כפי שתואר עבור D7L של יתושים, בעוד ש-C-טרמינל שלו היה קצר יותר וקטוע, ולכן אינו מסוגל לקשור אמינים ביוגניים [ 40].
תצפיות על מאובנים מצביעות על כך שהדיפטרה הראשונה הופיעה בטריאס, לפני יותר מ-240 מיליון שנה (MYA). בסוף סדרי הטריאס, ה-Culicomorpha וה- Psychodomorpha infra הופיעו, כלומר שושלות היתושים וזבובי החול התפצלו ביותר מ-200 MYA, ככל הנראה מאב קדמון phytophagous, מה שמרמז שהם פיתחו את ההרגל להאכיל מדם באופן עצמאי [5,70 ]. זה נתמך על ידי העובדה שרוב משפחות חלבון בלוטות הרוק שנמצאות באופן בלעדי ב-Nematocera שונות בין משפחות Psychodidae ו-Culicidae, כלומר קשה מאוד להקצות אורתולוגים ביניהן [5]. לכן, D7Ls של יתושים וזבובי חול, מקורם כנראה באופן עצמאי מגן קדמון דומה או משותף, שכנראה מקודד ל-OBP, שגויס מאוחר יותר באופן עצמאי לסיאלום שלהם וקיבל את התפקיד הזה על ידי אבולוציה מתכנסת. השערה זו נתמכת עוד יותר על ידי התצפית שיש להם מבני אינטרונים/אקסונים שונים [40].
היעדר אורתולוגים D7S בזבובי חול וחוסר היכולת של אורתולוגים D7L שלהם לקשור אמינים ביוגניים, לא אומר שלרוק שלהם חסרות מולקולות כדי לסחוט מטרות אלו. ואכן, ברוק זבובי חול משפחת חלבונים אחרת "צהוב" השתלטה על הפונקציה לקשור אמינים ביוגניים [71], בעוד שהמשפחה האחרת של חלבון דמוי OBP PdSP15 שנמצא ברוק שלהם פועלת על ידי עיכוב הפעלת מסלול המגע [41]. זוהי דוגמה מצוינת לאופן שבו אבולוציה עצמאית מובילה לרפרטוארים שונים של חלבונים המכוונים לאותן מולקולות.
לוקוטריאנים (CysLTs ו-LTB4) הם מתווכים דלקתיים ואלרגיים חזקים המופרשים על ידי תאי מאסט מופעלים ותאי חיסון אחרים כגון אאוזינופילים ומקרופאגים, כמו גם תאי אפיתל ואנדותל [72]. CysLTs משתחררים כתגובה לעקיצות יתושים יחד עם היסטמין [62], וגורמים לחדירות מוגברת של כלי הדם בעור [63] וכתוצאה מכך אריתמה והיווצרות צמרמורת [73,74], בעוד ש-LTB4 ידוע כחומר כימי שאחראי למשיכת תאי חיסון לאתר התגובה [72]. היכולת לקשור את המתווכים הפרו-דלקתיים החזקים הללו תהיה חשובה כדי לעכב את הפעלת האנדותל, היווצרות בצקת, חדירת תאי חיסון, גירוד וכאב המופעלים על ידי האיקוסנואידים הללו, ולכן מונעים או מעכבים את מודעות המארח ומאפשרים לחרקים אלה להאכיל מדם. השפעה אנטי דלקתית זו הוצגה בדגמי עכברים בעת הזרקת Ae. albopictus D7L1 (הקושר LTB4, CysLTS ואמינים ביוגניים, בנוסף לזיקה נמוכה ל-U46619) 10 דקות לפני אתגר פרו-דלקתי עם -גלוקן מ-Saccharomyces cerevisiae הפחית את זרימת תאי החיסון לחלל הצפק [38].
Thromboxane A2 מיוצר ומופרש על ידי טסיות דם משופעלות בתגובה לחשיפה לקולגן. לאחר מכן הוא נקשר לקולטנים שלו הנמצאים על פני הטסיות ומפיץ הפעלת טסיות ומגביר את הצטברות [75,76]. חשוב מאוד, בנוסף לטסיות TXA2 מפרישות גם מולקולות פרו-המוסטטיות ופרו-דלקתיות אחרות, כמו ADP, סרוטונין, פוליפוספט ונוראפינפרין [6]. TXA2 גם מקדם כיווץ כלי דם [77,78] ולאחרונה הוכח כמעורר תגובות גירוד ושריטות בעכברים [79,80].
מספר D7Ls הוכחו כקושרים ל-U46619, אנלוגי TXA2 יציב יותר על ידי ניסויי ITC והוכחו כמעכבים את הצטברות הטסיות במבחנה המושרה על ידי U46619. חשוב לציין, חלבונים אלה גם עיכבו את צבירת הטסיות המושרה על ידי חומצה ארכידונית (קדם תרומבוקסן A2) וריכוזים נמוכים יותר של קולגן (שבו צבירת טסיות מסתמכת על TXA2 ו-ADP כדי להעצים את האות), מה שמוכיח שהם אכן מסוגלים לקשור TXA2 מסונתז של טסיות, ולא רק האנלוג היציב שלו המשמש לניסויי ITC וקריסטלוגרפיה [29,30,37,38,40].
CysLTs ו-TXA2 ידועים גם כמקדמים התכווצות שריר חלק. מבחני הראו כי An. stephensi D7L1 (שמסווג כעת כ-D7L2), למשל, הצליח לעכב את התכווצות ileum של חזיר הניסיונות 4-מעודד LTC ו-U46619-עודד את התכווצות אבי העורקים של החולדה in vivo [30].
OBPs של חרקים תוארו במקור בתוספי ריח וריח, שם הם היו נקשרים, ממיסים ומעבירים סמיוכימיקלים, כמו גם מווסתים את משך התגובה של חומרי הריח. מאוחר יותר הוכח שהם נוכחים גם באיברים לא חושיים, כגון מעי הביניים, בלוטות העזר, האשך, כלי הקיבול הזרע, צינוריות מלפיגה, ואפילו בבלוטת ארס הצרעה, מה שמצביע על כך שיש להם מגוון רחב של ליגנדים ותפקידיהם הם לא מוגבל ל-chemoreception (נבדק ב-[20,21]). לכן, רוב מבחני הקישור ונתוני המבנה הזמינים בוצעו עם ליגנדים כגון פרומונים, מולקולות ריח, אלכוהול ותרכובות אורגניות סינתטיות אחרות [20,26,81-84]. עד כה לא הוכח ש-OBP של חרקים קושר אמינים ביוגניים. עם זאת, חלק מה-OBPs הוכחו כקושרים אלכוהול שומני ארוכות שרשרת, כמו בומביקול, פרומון המיוצר על ידי Bombyx mori [82], או חומצות שומן ארוכות שרשרת וחומצה ארכידונית, המבשר של eicosanoids כפי שדווח עבור Aedes aegypti OBP22 [85, 86], למשל. Ae. aegypti OBP22 קיים באנטנה, בחרטום הנקבה ובאיברי הרבייה הזכריים ומועבר לנקבות במהלך ההזדווגות [86], מה שמרמז על כך שתפקידו אינו מוגבל לכימורספציה. מחקרים מבניים מראים שבמצב נטול ליגנדים, חלבון זה מורכב מ6 -סלילים כמו OBPs קלאסי של חרקים. עם זאת, בנוכחות ליגנד, OBP22 עובר שינוי קונפורמציה במסוף ה-C שלו ויוצר הליקס שביעי [85] המגדיל את כיס הקישור. ראוי לציין, המחברים הבחינו כי ל-OBP הזה יש את הדמיון הגבוה ביותר לתחום ה-N-טרמינלי של חלבוני D7L, והסליל השביעי שלו הנוצר עם קישור לחומצות שומן תופס מיקום דומה מאוד לסליל השביעי שנצפה בתחומים אלו של D7L קושרי שומנים [85] ].
3.4. ADP Binding D7s
Culex quinquefasciatus D7L1 (CxD7L1), בשונה מכל D7L שאופיין עד כה אינו יכול לקשור לאיקוסנואידים או אמינים ביוגניים, כנראה עקב שינויים מעטים אך חשובים בכמה מיקומים קריטיים בכיסי ה-N-ו-C-טרמינליים שלהם, כגון נוכחות של גליצין. במקום חומצה גלוטמית בעמדה 155, זה חשוב מאוד ליצירת קשר מימן עם קבוצת ההידרוקסיל 5- של טבעת הסרוטונין אינדול ברוב של D7s קושרי אמין ביוגני, כמו גם היסטידין בעמדה 172 במקום טירוזין, כפי שנצפה ברוב חלבוני D7 קושרי אמינים ביוגניים (איור 4). במקום זאת, הוכח שהוא קושר נגזרות מזורחות של אדנוזין ATP, ADP ו-AMP (50adenosine tri-, di ו-mono diphosphate, בהתאמה) עם זיקה גבוהה, אדנוזין ואדנין עם זיקה נמוכה משמעותית [39]. ייחוד נוסף הוא העובדה שהאינטראקציה עם הליגנדים שלו מתרחשת בין תחומים דמויי OBP-N-ו-C-טרמינליים, ולא חללים בתוך כל אחד מהם [39].
הריכוזים התוך-תאיים של ATP ו-ADP נשמרים בקפידה וכאשר יש פגיעה כלשהי, ADP ו-ATP משתחררים בסביבה החוץ-תאית בעקבות תמוגגת התא ויכולים לפעול כמולקולה פרו-דלקתית ופרו-המוסטטית [76,87]. ADP מפעיל אגרגציה של טסיות דם ומופרש על ידי טסיות משופעלות בתגובה לאגוניסטים, כגון קולגן שנחשף לאחר פגיעה בכלי הדם, כדי להפיץ אגרגציה נוספת [76,88]. בשל יכולתו לקשור ל-ADP, הוכח כי CxD7L1 [39] מעכב שינוי בצורת טסיות הדם הנגרם על ידי ריכוזים נמוכים יותר של קולגן, כמו גם צבירה המופעלת על ידי מינונים גבוהים יותר (1 מיקרומטר) של ADP ומינונים נמוכים יותר של קולגן שבו הצבירה תלויה ב הפרשת מתווכים שניים כגון ADP ו-TXA2.
4. חלבון קושר הורמונים לנוער יתושים (mJHBP): מה זה D7-כמו חלבון עושה בהמולימפית יתושים?
בשנת 2017 קים ועמיתיו [89], כדי למצוא חלבונים הקשורים ל-D7- שהתבטאו מחוץ לבלוטות הרוק, מצאו ותיארו חלבון חדש הקיים בעיקר בהמולימפה של גלמים ויתושים בוגרים (זכר ונקבה) Aedes aegypti. אורתולוגים של חלבון זה נמצאו גם במינים שונים של אנופלס וקולקס, בעלי דמיון רב יותר מחלבוני הרוק D7 שלהם. כמו צורות ארוכות D7 של הרוק, לחלבון זה יש שני תחומים דמויי OBP. ה-N-טרמינל שלו שימר רבים מהשאריות שהוכחו כמעורבות בקשירה לאיקוסנואידים ב-D7s ברוק, מה שמרמז על כיס קושר שומנים, בעוד שהרכב ה-C-טרמינלי שלו היה שונה מאוד מכל D7/D אחר7-כמו שתואר עד כה. ניסויי ITC הראו שחלבון זה, הנקרא חלבון קושר הורמון נעורים (mJHBP), אינו יכול לקשור לאיקוסנואידים אך יש לו זיקה וסגוליות גבוהות להורמון נעורים (JH). נתונים מבניים מראים שאכן ארכיטקטורת התחום ה-N-טרמינלי שלו דומה למקביליהם בחלבוני D7L, מכילים שני קשרים דיסולפידיים ומורכבים מסלילים 7 - ומכילים את רוב השרידים המעורבים באינטראקציה שלו עם JH III. עם זאת, בשונה מאלה שנצפו עבור חלבוני D7L ברוק שתוארו עד כה, חלק משאריות ה-C-terminal גם משתתפים בקשירה, במיוחד הארכת הסליל -13 הסוגרת את הכניסה לכיס הקישור [89]. חשוב מאוד, כמו גם התייחסות של המחברים, חלבון זה שונה לחלוטין מבחינה מבנית מהחלבון קושר הורמון ההמולימפה הנעורים שתואר עד כה ב- Bombyx mori [90].
הורמון נעורים מווסת את התהליכים המגוונים ביותר בחרקים, כולל התפתחות [91], היווצרות מטמורפוזה [92], רבייה ואוגנזה [93-95], וחסינות [96,97]. כאשר התפקיד הפיזיולוגי של Aedes aegypti mJHBP נחקר על ידי הוצאת הגן שלו החוצה על ידי CRISPR-cas9, לא נצפתה השפעה על התפתחות, צמיחה או רבייה [98]. אף על פי כן, ליתושים מופקעים (KO) פגמו תגובה חיסונית מולדת, היו רגישים יותר לזיהום חיידקי כשהם מאותגרים במינונים תת-קטליים של E. coli ויצרו כמויות נמוכות משמעותית של פפטידים אנטי מיקרוביאליים בעקבות זיהום בהשוואה ליתושים מהסוג הבר (WT). . השפעות אלו היו עקביות עם המספר הנמוך וההרכב השונה של המוציטים ביתושי KO שנצפו על ידי המחברים [98].
5. מסקנות
חלבונים דמויי OBP של רוק, כמו בני משפחת D7 ו-PdSP15, ממלאים תפקיד מכריע בהקלת האכלת דם, מכוונים למולקולות שונות המעורבות בדימום המארח ובתגובה דלקתית. שכפול גנים של גנים של הרוק, כולל D7s, ומוטציה מהירה מובילים לרווח ואובדן של תפקודים בתוך בני משפחה שונים. מגוון זה אינו בלעדי לחלבוני D7 והוא תואר במשפחות אחרות כגון ליפוקאלינים של חרקים [6,7].
הגנות מארח לנשיכה אינן בלעדיות לדיפטרה המטופאגית, וגם לא המטרה או הנוכחות של חלבונים לטפל בהן. עם זאת, הדרך להתגבר על האתגרים הללו היא מגוונת בין קבוצות פרוקי רגליים בשל האבולוציה העצמאית של ההמטופגיה וכתוצאה מכך רפרטואר רחב של חלבונים למניעת תגובות דימום, דלקתיות וחיסוניות של המארח [2,4,5,7,15,16] . לדוגמה, חלבוני D7 יכולים לקשור אמינים ביוגנים ואיקוסנואידים. בקרציות וחרגי טריאטומין ליפוקלינים (אבולוציה עצמאית), משפחת חלבונים שונה לחלוטין עם ארכיטקטורה מאוד מובחנת המורכבת מ-8 גיליונות אנטי-מקבילים המקיפים כיס קשירה, משתלטות על הפונקציות הללו [7,99-105]. בזבובי חול חסרים D7s בצורת קצרה, ותפקוד הקישור הביוגני לאמינים משתלט על ידי משפחת החלבונים ה"צהובים" [71], בעוד שיש להם D7Ls הקושרים לאיקוסנואידים [40].
Culex quinquefasciatus D7L1, בשונה מ-D7s אחרים, קושר את ADP. אפיראזות, אנזימים המזרזים את ההידרוליזה של ATP ו-ADP ל-AMP ו-Pi (פוספט אי-אורגני), כמו גם חלבונים קושרים ADP ו-50nucleotidases תוארו ברוק של מיני פרוקי רגליים המטופגיים מגוונים, שלא לדבר על חלבונים אחרים המעכבים הצטברות טסיות המכוונות מול מולטות אחרות. כגון קולגן וטרומבין (נבדק על ידי [76]).
הבנת הרכב הרוק חיונית לחקר הביולוגיה הווקטורית והאינטראקציה שלו עם המארח. בנוסף, הוא מספק מידע רב ערך לפיתוח גישות חדשות לבקרת מחלות הנישאות בוקטור. לדוגמה, ברוב המחלות הנישאות וקטור הפתוגן מוזרק למארח יחד עם רוק וקטור במהלך הנשיכה. העובדה שחלק מחלבוני הרוק הם אימונוגניים, הופכת אותם לכלים אפידמיולוגיים נהדרים כסמנים ביולוגיים לחשיפה אנושית לנשיכה וקטורית, כפי שדווח עבור תמצית חלבון בלוטת הרוק Aedes [106] ו-An. gambiae D7s [107]. היכולת שלהם לעורר תגובות חיסוניות הופכת אותם גם למועמדים מצוינים לחיסון, כמו במקרה של PdSP15, חלבון רוק דמוי OBP שהוכח כמועמד חיסון מבטיח נגד לישמניאזיס עורית [47].
תרומות מחבר:
PHA ו-JFA סקרו את הספרות, כתבו את הטיוטה הראשונה של כתב היד, שינו באופן מהותי את הטיוטות הבאות ואישרו את הגרסה הסופית. כל המחברים קראו והסכימו לגרסה שפורסמה של כתב היד.
מימון:
עבודה זו מומנה על ידי תוכנית המחקר התוך-מוורי של ה-NIAID, המכונים הלאומיים לבריאות.
הצהרת ועדת הביקורת המוסדית:
לא ישים.
הצהרת הסכמה מדעת:
לא ישים.
הצהרת זמינות נתונים:
לא ישים.
תודות:
המחברים מודים לחוסה מרקוס צ'אבס ריביירו על סקירת כתב היד הזה ועל סיפוק הצעות והערות חשובות.
ניגוד עניינים:
המחברים אינם מצהירים על ניגוד עניינים.
הפניות
1. Ribeiro, JM תפקיד הרוק בהאכלת דם על ידי פרוקי רגליים. אננו. כומר אנטומול. 1987, 32, 463–478. [CrossRef] [PubMed]
2. Ribeiro, JM; Francischetti, IM תפקידו של רוק פרוקי רגליים בהאכלת דם: פרספקטיבות של סיאלומה ופוסט-סיאלום. אננו. כומר אנטומול. 2003, 48, 73–88. [CrossRef] [PubMed]
3. גראקה-סוזה, AV; מאיה-מונטיירו, סי; Paiva-Silva, GO; ברז, GR; Paes, MC; Sorgine, MH; אוליביירה, MF; אוליביירה, PL התאמות נגד רעילות הים בפרוקי רגליים המזינים דם. ביוכימי חרקים. מול. ביול. 2006, 36, 322–335. [CrossRef] [PubMed]
4. Ribeiro, JM פרוקי רגליים מאכילות דם: מזרקים חיים או פרמקולוגים חסרי חוליות? לְהַדבִּיק. הסוכנים דיס. 1995, 4, 143–152. [PubMed]
5. Ribeiro, JM; מאנס, BJ; ארקה, ב' תובנה לגבי הסיאלומה של נמטוצרה המזינה דם. ביוכימי חרקים. מול. ביול. 2010, 40, 767–784. [CrossRef]
6. Ribeiro, JMC; Arcà, B. פרק 2 מסיאלומס לסיאלוברס. בהתקדמות בפיזיולוגיה של חרקים; Elsevier: אמסטרדם, הולנד, 2009; עמ' 59–118.
7. Andersen, JF מבנה ומנגנון בחלבוני רוק מפרוקי רגליים המזינים דם. טוקסיקון 2010, 56, 1120–1129. [CrossRef]
8. ארקה, ב.; Ribeiro, JM רוק של חרקים המטופגים: ערכת כלים רבת פנים. Curr. דעה. חרקים מדע. 2018, 29, 102–109. [CrossRef]
9. Cornwall, J.; Patton, W. כמה תצפיות על הפרשת הרוק של חרקים וקרציות מוצצי דם פשוטים. ההודי J. Med. מילון 1914, 2, 569–593.
10. לסטר, ח.; Lloyd, L. הערות על תהליך העיכול בזבובי Tsetse. שׁוֹר. אנטומול. מילון 1928, 19, 39–60. [CrossRef]
11. Ribeiro, J.; Garcia, E. תפקידן של בלוטות הרוק בהאכלה ב- Rhodnius prolixus. J. Exp. ביול. 1981, 94, 219–230. [CrossRef]
12. Ribeiro, JM; Rossignol, PA; Spielman, A. תפקיד של רוק יתושים במיקום כלי הדם. J. Exp. ביול. 1984, 108, 1–7. [CrossRef]
13. ריביירו, י. Rossignol, P.; Spielman, A. Apyrase בלוטת הרוק קובע את זמן החיטוט ביתושי אנופלין. J. Insect Physiol. 1985, 31, 689–692. [CrossRef]
14. Valenzuela, JG גישות תפוקה גבוהה לחקר חלבוני רוק וגנים מווקטורים של מחלות. ביוכימי חרקים. מול. ביול. 2002, 32, 1199–1209. [CrossRef] 15. Mans, B.; Francischetti, I. פרספקטיבות Sialomic על האבולוציה של התנהגות האכלת דם אצל פרוקי רגליים: טיפולים עתידיים על ידי עיצוב טבעי. ברעלנים והמוסטזיס; שפרינגר: דורדרכט, הולנד, 2010; עמ' 21–44.
16. גברים, BJ אבולוציה של מנגנוני בקרה דלקתיים ודמוסטטיים של בעלי חוליות בפרוקי רגליים המזינים דם. ג'יי איסון מולדת. 2011, 3, 41–51. [CrossRef] [PubMed] 17. Valenzuela, JG; שרלב, ר.; גונזלס, EC; de Miranda-Santos, IK; מרינוטי, או.; Francischetti, IM; Ribeiro, JM משפחת D7 של חלבוני רוק בדיפטרה מוצצת דם. חרק מול. ביול. 2002, 11, 149–155. [CrossRef] [PubMed]
18. Calvo, E.; de Bianchi, AG; ג'יימס, א.א.; Marinotti, O. החלבונים המסיסים בחומצה העיקריים של בלוטות הרוק הנקבות של Anopheles darlingi בוגרות כוללים חבר במשפחת החלבונים הקשורה ל-D7-. ביוכימי חרקים. מול. ביול. 2002, 32, 1419–1427. [CrossRef]